C#之lock

本文详细介绍了C#中的lock关键字及其等价的Monitor使用方式,用于在多线程环境中确保代码块按顺序执行。通过示例代码展示了lock如何避免线程竞态条件,保证变量a和b的更新顺序,从而实现线程安全。同时,文章还探讨了Monitor.Enter和Monitor.Exit的方法来实现同样的同步效果。

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lock语法是:

private object o = new object();//创建一个对象
public void Work()
{
  lock(o)//锁住这个对象
  {
    //做一些必须按照顺序做的事情
  }
}

目的是,在多线程中,使用lock后,能使该代码块按照指定的顺序执行,被lock这块代码已经被其中一个线程访问了,那么另外一个线程只能等待。

理论不明白的话,看下面分解。

1.看此代码,是从上面开始执行,先执行A,再执行B,这就是单线程程序,按照顺序执行的,此时结果是可以控制的。

2.我们增加了多线程,就是让A和B方法同时执行,此时,结果就是不可控制的。有时候先执行B方法,有时候先执行A方法。

先执行B方法。

先执行A方法 。

对于为什么先执行A,后执行B,或者先执行B,后执行A,这个是操作系统根据CPU自动计算出来的。可见,我们的问题就来了。能不能这样,既能多线程执行,又可控制A和B的顺序呢?这个就要用到lock了。

3.所以,我们要的效果就是,在多线程的情况下,要么先执行A,要么先执行B。不能让A和B进行嵌套执行,必须按照顺序。程序一旦进入lock,那么就锁住,锁住的这段代码,此时只能有一个线程去访问,只有等这个线程访问结束了,其他线程才能访问。

为了增加对比,我们再增加一个C方法

效果

 代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp2
{
    class Program
    {
        static int a = 0;
        static int b = 0;
        private static object o = new object();
        static void Main(string[] args)
        {
            //A();
            //B();
            Thread t1 = new Thread(A);
            Thread t2 = new Thread(B);
            t1.Start();
            t2.Start();
            Thread t3 = new Thread(C);
            t3.Start();
            Console.ReadLine();
        }
        private static void A()
        {
            lock (o)
            {
                a = a + 2;
                Console.WriteLine("我是A方法,a=" + a);
                Thread.Sleep(5000);//暂停5秒
                b = b + 2;
                Console.WriteLine("我是A方法,b=" + b);
            }
        }
        private static void B()
        {
            lock (o)
            {
                b++;
                Console.WriteLine("我是B方法,b=" + b);
                Thread.Sleep(1000); //暂停1秒
                a++;
                Console.WriteLine("我是B方法,a=" + a);
            }
        }
        private static void C()
        {
            Console.WriteLine("我是C方法,随机出现");
        }
    }
}

 拓展

其实lock相当于Monitor。

lock(o);

{

do 

}

等价于

  Monitor.Enter(o);

{

do

}

 Monitor.Exit(o);

Enter相当于进入这个代码块,Exit是退出这个代码块。当这个代码块再运行的时候,其他线程就不能访问。Monitor中的{}可以去掉,不影响。

代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp2
{
    class Program
    {
        static int a = 0;
        static int b = 0;
        private static object o = new object();
        static void Main(string[] args)
        {
            //A();
            //B();
            Thread t1 = new Thread(A);
            Thread t2 = new Thread(B);
            t1.Start();
            t2.Start();
            Thread t3 = new Thread(C);
            t3.Start();
            Console.ReadLine();
        }
        private static void A()
        {
            //lock (o)
            Monitor.Enter(o);

            a = a + 2;
            Console.WriteLine("我是A方法,a=" + a);
            Thread.Sleep(5000);//暂停5秒
            b = b + 2;
            Console.WriteLine("我是A方法,b=" + b);

            Monitor.Exit(o);
        }
        private static void B()
        {
            //lock (o)
            Monitor.Enter(o);

            b++;
            Console.WriteLine("我是B方法,b=" + b);
            Thread.Sleep(1000); //暂停1秒
            a++;
            Console.WriteLine("我是B方法,a=" + a);

            Monitor.Exit(o);
        }
        private static void C()
        {
            Console.WriteLine("我是C方法,随机出现");
        }
    }
}

来源:C#之lock_c# lock-优快云博客

03-13
<think>好的,我现在需要回答用户关于C#lock关键字的用法、使用方法和示例的问题。首先,我要回顾一下用户提供的引用内容,确保回答准确。 用户提到了四个引用,其中引用[1]到[4]都涉及lock关键字的使用注意事项和相关概念。我需要把这些信息整合到回答中,同时遵循用户的系统级指令,比如正确使用LaTeX格式和生成相关问题。 首先,我应该解释lock关键字的基本作用,即同步线程访问共享资源,防止竞争条件。根据引用[2],lock用于确保同一时间只有一个线程执行代码块。引用[3]提到它通过获取互斥锁来实现这一点。 接下来,使用方法部分需要强调正确的锁对象选择。根据引用[1],应该使用私有只读对象实例作为锁对象,避免使用this、Type实例或字符串。这部分需要详细说明,并给出代码示例。 示例部分,我需要提供一个简单的例子,比如账户余额的操作,展示如何用lock保护共享资源。同时,可以对比错误用法,如使用public对象或字符串,说明其潜在问题,如死锁或锁争用,如引用[1]所述。 注意事项中,要提到lock的内部机制(Monitor.Enter和Monitor.Exit),避免嵌套锁,以及锁的范围。引用[4]指出volatile的不足,强调在复合操作中需使用lock或其他同步机制,这点也应包括在内。 最后,生成相关问题时要围绕lock关键字的最佳实践、替代方案、与Monitor类的关系、常见错误和应用场景展开,确保问题有针对性。 需要确保回答结构清晰,分步骤说明,并正确引用来源。同时检查LaTeX语法是否正确,比如变量用$...$,但可能用户的问题中数学内容不多,所以可能不需要太多LaTeX。但如果有代码块或术语,要正确格式化。 现在整理这些思路,组织成用户要求的格式,先回答用法、方法、示例,再注意事项,最后相关问题。确保每个引用在适当的位置标注,如引用[1]关于锁对象的选择,引用[4]关于复合操作的处理。</think>### C# lock 关键字使用方法详解 #### 1. 基本作用 lock 关键字用于创建线程临界区,确保同一时间**只有一个线程**可以访问共享资源。通过获取指定对象的互斥锁(mutex)来实现线程同步,解决资源竞争和数据不一致问题[^2][^3]。 #### 2. 标准语法格式 ```csharp private readonly object _lockObj = new object(); void ThreadSafeMethod() { lock (_lockObj) // 获取锁 { // 临界区代码 // 对共享资源的操作 } // 自动释放锁 } ``` #### 3. 正确使用规范 - **锁对象选择原则** 1. 必须使用专用对象:`private readonly object` 实例[^1] 2. 禁止使用危险对象: - `this`(调用方可能已锁定) - `Type` 实例(通过`typeof`或反射获取) - 字符串(可能被暂存池共享) ```csharp // 正确示例 private readonly object _safeLock = new object(); // 错误示例 lock ("myLock") { ... } // 字符串暂存风险 lock (this) { ... } // 外部访问风险 ``` #### 4. 典型应用示例 **银行账户线程安全操作** ```csharp class BankAccount { private decimal _balance; private readonly object _balanceLock = new object(); public void Deposit(decimal amount) { lock (_balanceLock) { _balance += amount; // 原子操作保障 } } public bool Withdraw(decimal amount) { lock (_balanceLock) { if (_balance >= amount) { _balance -= amount; return true; } return false; } } } ``` #### 5. 高级注意事项 1. **锁机制本质** 编译后等价于`Monitor.Enter`和`Monitor.Exit`的组合: ```csharp Monitor.Enter(_lockObj); try { // 临界区代码 } finally { Monitor.Exit(_lockObj); } ``` 2. **锁嵌套风险** 同一线程可重复获取已持有的锁,但跨线程嵌套锁可能导致死锁: ```csharp // 危险嵌套模式 lock (objA) { lock (objB) { // 若另一线程以相反顺序锁定,将导致死锁 // ... } } ``` 3. **锁粒度控制** - 粗粒度锁:保护多个相关资源,可能降低并发性能 - 细粒度锁:为每个资源单独加锁,增加实现复杂度 #### 6. 错误用法对比 ```csharp // 反例1:使用公共对象 public object publicLock = new object(); lock (publicLock) { ... } // 外部代码可能破坏锁定规则 // 反例2:修改锁对象 private object mutableLock = new object(); lock (mutableLock) { mutableLock = new object(); // 导致后续线程锁定不同对象 } ```
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